Computadores quânticos formariam combinação perfeita contra invasores

Um pesquisador da AWS descobriu uma nova maneira de criar números realmente aleatórios necessários para proteger dados confidenciais on-line a partir da combinação de dois computadores quânticos. A descoberta do pesquisador da unidade quântica Braket, da Amazon, pode ajudar a melhorar os protocolos de criptografia modernos, de acordo com publicação do site ZDNet.

As chaves resultantes das sequências numéricas aleatórias geradas nos processadores quânticos podem ser usadas para criptografar dados críticos, codificando informações em uma pasta ilegível para qualquer pessoa, diz o site, exceto aqueles que estão equipados com a chave apropriada para decodificar a mensagem.

Para gerar os números aleatórios para servir de base a chaves de criptografia, Mario Berta, pesquisador da Amazon, montou os processadores quânticos da Rigetti e da IonQ. A aleatoriedade dos números formada pela junção dos processadores quânticos permite a criação de uma chave de criptografia mais segura, tornando mais difícil a invasão de agentes mal intencionados.

“Os geradores de números aleatórios quânticos (QRNGs, na sigla em inglês) prometem aumentar a segurança para certos casos de uso”, disse Berta no blog da AWS.

Os métodos clássicos para geração de números aleatórios para chaves de criptografia é apenas parcial, pois, em princípio, se torna possível resolver matematicamente a chave criptográfica criada em cima desses números. “Essas vulnerabilidades potenciais de tecnologias clássicas para gerar aleatoriedade podem ser tratadas com tecnologias quânticas que fazem uso da imprevisibilidade inerente da física de sistemas microscopicamente pequenos”, disse Berta.

Berta alavancou uma propriedade que é intrínseca à física quântica pela qual as partículas quânticas existem em um estado quântico especial chamado superposição. Em um computador quântico, isso significa que os bits quânticos (ou qubits) podem ter um valor zero e um ao mesmo tempo – mas eles entram em colapso para qualquer um dos valores assim que são medidos, diz a publicação.

O colapso dos qubits para zero ou um, entretanto, é aleatório. Um determinado número de qubits, portanto, pode fornecer uma cadeia de bits com um número igual de valores completamente aleatórios, segundo o ZDNet.

“Recursos quânticos exclusivos permitem a criação de aleatoriedade recém-gerada que provavelmente não pode ser conhecida por ninguém com antecedência”, disse Berta.

O problema é que os computadores quânticos de hoje não são confiáveis e são barulhentos, expondo as informações no ambiente. Isso pode alterar a aleatoriedade do efeito quântico e anular todo o objetivo do experimento.

Berta então usou dois processadores quânticos para produzir duas cadeias de bits independentes que ele descreveu como “fracas”. As strings são então processadas por um algoritmo clássico chamado extrator de aleatoriedade (RE), diz a publicação, que pode combinar várias fontes de bits fracamente aleatórios em uma string de saída que é quase perfeitamente aleatória.

Ao contrário dos meios clássicos, o pós-processamento não envolve nenhuma suposição computacional, que poderia ser quebrada por hackers. Em vez disso, os REs condensam a aleatoriedade física de diferentes fontes.

“Assim, duas fontes independentes que são apenas fracamente aleatórias são condensadas por esses algoritmos em uma saída que é (quase) perfeitamente aleatória”, disse Berta. “É importante ressaltar que a saída torna-se realmente fisicamente aleatória, sem a introdução de suposições computacionais”.

Berta previu que, à medida que os QRNGs se tornam mais baratos e mais acessíveis, eles podem desempenhar um papel importante em aplicativos de alta segurança, especialmente à medida que as falhas dos métodos clássicos se tornam mais aparentes.